Investigación Documentalhttps://doi.org/10.21041/ra.v10i3.390

Análisis crítico y propuestas de innovación al método de ensayo de acción de calor y choque térmico a luz de la ABNT NBR 15575 (2013)

Critical analysis and innovation proposals to the heat and thermal shock test method of the Brazilian Standard NBR 15575 (2013)

Análise crítica e proposições de inovação ao método de ensaio de ação de calor e choque térmico à luz da ABNT NBR 15575 (2013)

L. S. Lorenzi1 * , K. J. Stein1 , L. C. P. Silva1

1 Civil Engineering Department, School of Civil Engineering, Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, Brazil..

*Autor de Contacto: luciani.lorenzi@ufrgs.br

Recepción: 24 de enero de 2019.
Aceptación: 12 de diciembre de 2019.
Publicación: 01 de Septiembre de 2020


Citar como: Lorenzi, L. S., Stein, K. J., Silva Filho, L. C. P. (2020), "Análisis crítico y propuestas de innovación al método de ensayo de acción de calor y choque térmico a luz de la ABNT NBR 15575 (2013)", Revista ALCONPAT, 10 (3), pp. 364 – 376, DOI: https://doi.org/10.21041/ra.v10i3.390

Resumen
Los ensayos de la ABNT NBR 15575:2013 hacen parte del conocimiento del sector de la construcción civil, pero el ensayo de acción de calor y choque térmico es innovador, y no posee un histórico consolidado. El objetivo de la investigación es analizar el ensayo críticamente y presentar propuestas. El método de investigación es meta-análisis de datos. Los resultados demostraron que el ensayo es bastante impreciso en la descripción del procedimiento y equipos. Fueron propuestos ajustes e innovaciones al ensayo para proporcionar resultados más fidedignos, sin embargo, no fueron realizadas propuestas en cuanto a la inspección visual y a los números de ciclos. Se concluye que la falta de información del ensayo tiene responsabilidad directa en los resultados y que las propuestas sugeridas tienen potencial para ser incorporadas.
Palabras clave: acción de calor y choque térmico, durabilidad, evaluación de desempeño de edificación

Abstract
The tests of Brazilian Standard NBR 15575: 2013 are part of the knowledge of the civil construction industry, but the heat and thermal shock test is innovative and does not have a consolidated history. The research objective is to analyze the testing critically and present proposals based on data meta-analysis. Results showed that the test is very inaccurate in describing the procedure and equipment. This study proposed adjustments and innovations in the test to provide more reliable results, but it does not make propositions regarding visual inspection and the number of cycles. The study concluded that the lack of information on the testing has direct responsibility for the results and that the suggested proposals have the potential to be incorporated.
Keywords: heat action and thermal shock, durability, evaluation of building performance.

Resumo
Os ensaios da ABNT NBR 15575:2013 fazem parte do conhecimento do setor da construção civil, mas o ensaio de ação de calor e choque térmico é inovador e não possui um histórico consolidado. O objetivo da pesquisa é analisar o ensaio criticamente e apresentar proposições. O método de pesquisa é a meta-análise de dados. Os resultados demonstraram que o ensaio é bastante impreciso na descrição do procedimento e do equipamento. Foram propostos ajustes e inovações no ensaio para proporcionar resultados mais fidedignos, porém não foram realizadas proposições quanto à inspeção visual e aos números de ciclos. Conclui-se que a falta de informação do ensaio tem responsabilidade direta nos resultados e que as proposições sugeridas têm potencial para serem incorporadas.
Palavras-chave: ação de calor e choque térmico, durabilidade, avaliação de desempenho de edificação.


1. Introducción

La construcción civil brasileña se encuentra en un período de grandes transformaciones en el área tecnológica. El aumento de la incorporación de nuevos materiales, en especial en las edificaciones habitacionales, es la ABNT NBR 15575 (2013), en adelante NBR 15575, que está promoviendo cambios positivos y significativos en el sector. Hay un aumento del interés del mercado de la construcción civil en conocer el comportamiento en el uso de los sistemas constructivos de las edificaciones. Eso proporciona una demanda por ensayos y análisis de los resultados, reflejando un aumento en la demanda de servicios para los laboratorios e instituciones de evaluaciones técnicas, bien para el análisis de las normas involucradas.

Las normas no son absolutas, tampoco perfectas, por eso precisan de actualizaciones para acompañar la velocidad de los cambios tecnológicos (Borges, 2012). Los métodos de evaluación y parámetros establecidos en normas, principalmente la NBR 15575, deben ser ajustados con el pasar del tiempo (Thomaz, 2012 y 2013). En función de la poca experiencia nacional en ensayos experimentales de desempeño, para caracterizar el comportamiento de sistemas constructivos, fueron utilizados métodos importados de países con mayor volumen de investigaciones realizadas en ese tema. Resaltando que, aunque el método sea adecuado, las condiciones de esos países son distintas de la realidad brasileña, en la cual se observa la falta de infraestructura para la realización de ensayos. Ese hecho ya era alertado por Mitidieri Filho (1998) al exponer que las metodologías para la evaluación de desempeño fueron traídas de experiencias de los países desarrollados, donde las condiciones son bien diferentes, originando criterios muy rigorosos para la realidad existente. Otro factor que el autor destaca es lo que respecta a los ensayos y parámetros establecidos en Brasil, durante la década de 1980, direccionados a sistemas constructivos con tecnología convencional, excluyendo de cierta forma, los sistemas constructivos innovadores.

El uso de sistemas convencionales como referencia y por comparación para juzgar sistemas innovadores es una práctica normal, pero no es una práctica correcta (Mitidieri Filho, 2007). La NBR 15575 tiene algunos parámetros que pueden estar disociados de la realidad brasileña y que hace necesaria la realización de ajustes de la norma. Sin embargo, es fundamental comenzar a implantar la norma, aun cuando sean utilizados parámetros limitantes por debajo de los límites internacionales (Thomaz, 2013).

La falta de un volumen expresivo de ensayos y de estudios sobre la representatividad de parámetros en cuanto a los resultados obtenidos, correlaciones entre procedimientos de ensayo y rangos esperados de resultados, son factores que ponen en duda los ensayos y parámetros establecidos en la NBR 15575. En Brasil no se tienen ensayos suficientes para la caracterización de sistemas constructivos, sean ellos, innovadores o no. Ante este contexto, varias instituciones desarrollaron o adaptaron procedimientos de ensayo para la evaluación de desempeño, específicamente el Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) y algunos laboratorios de universidades. Esa actitud es incentivada por Thomaz (2013) y Villas Boas (2013) cuando expresan que hay mucho por mejorar en los requisitos, criterios, métodos de evaluación y parámetros establecidos por la NBR 15575, visto que muchos sistemas constructivos aún no están contemplados.

Un análisis crítico de los ensayos para la evaluación del desempeño de edificaciones teniendo como base la NBR 15575, concluyó que ensayos en el área de seguridad en cuanto al desempeño estructural poseen un histórico consistente, pero necesitan ser perfeccionados. Los otros ensayos de desempeño en cuanto a seguridad, desempeño contra incendio y de uso y operación se encuentran en una fase de maduración, en la cual empiezan a tener el destaque merecido. Los ensayos relativos al área de habitabilidad, los ensayos de desempeño acústico y de estanqueidad al agua son realizados en mayor número y poseen un histórico importante para la evaluación de desempeño de edificaciones. En cuanto a los demás ensayos de desempeño de edificaciones recomendados en la NBR 15575, no existe un histórico significativo que se destaque, principalmente, cuando son utilizados para evaluar los elementos que componen los sistemas constructivos. Entre esos ensayos, el de acción de calor y choque térmico es considerado nuevo y, por lo tanto, no tiene histórico consistente (Lorenzi, 2013).

Con la intención de aprovechar la experiencia, relativa a los ensayos de desempeño de edificaciones, acumulada a lo largo de los años por el LEME/UFRGS (Laboratorio de Ensayos y Modelos Estructurales de la Universidad Federal de Rio Grande do Sul), este trabajo realizó una evaluación del procedimiento y de los parámetros de ensayo de acción de calor y choque térmico para SVVE (sistemas de cerramientos verticales externos).

La idea era identificar posibles ajustes e innovaciones que pudieran ser aplicadas, incorporando avances en los procedimientos y permitiendo resultados más precisos referentes al comportamiento en uso de las edificaciones. El ajuste de algunos parámetros de aceptación también propició una evaluación más coherente y justa de los sistemas.

Teniendo por base lo expuesto, fue establecido como objetivo principal de este trabajo realizar un análisis crítico del ensayo de acción de calor y choque térmico, establecido y recomendó en la NBR 15575 para SVVE para evaluar el comportamiento en cuanto a durabilidad durante la vida útil y presentar propuestas de avance al procedimiento y parámetros de aceptación.


2. Evaluación de desempeño de edificaciones

La propuesta de evaluación de desempeño de la NBR 15575, está basada en un conjunto de diferentes instrumentos: análisis teóricos, simulaciones, ensayos experimentales e inspecciones técnicas. Cada uno contribuye, de alguna forma para evaluar, si los requisitos establecidos para cada criterio de desempeño están siendo atendidos.

El cambio de cultura en la cadena de construcción civil, en utilizar métodos de evaluación, más precisamente en ensayos para caracterizar el comportamiento de los sistemas constructivos, puede ocurrir en dos momentos distintos: el primero referido al uso de ensayos en edificaciones culminadas, para solucionar situaciones de conflicto entre incorporador/constructor y usuario. El segundo se refiere a los ensayos realizados para caracterizar el comportamiento en uso de los sistemas constructivos que son y/o serán aplicados en las edificaciones (Borges, 2008). La experiencia europea en el área, indica que la cultura del concepto de desempeño de edificaciones provoca la práctica de la realización de ensayos y que ese escenario es proyectado para el Brasil en los próximos años, teniendo como resultado el aumento de la demanda por este tipo de ensayo. Sin embargo, pueden ocurrir atrasos significativos en ese escenario en consecuencia de la limitación de la capacidad laboratorial instalada del país (Lorenzi, 2013).

La evaluación de desempeño de un sistema constructivo visa identificar si el sistema puede ser usado para producir edificios y si es capaz de atender las exigencias de desempeño. Eso solo es posible cuando se trabaja con un equipo multidisciplinario y de experiencia en el área y si hay una infraestructura disponible para la realización de esta evaluación. Ese conjunto viabiliza, cuando sea necesario, ajustar o crear nuevos patrones de desempeño para los sistemas constructivos (Becker, 2001). Otro aspecto para destacar se refiere a los métodos y procedimientos estandarizados que permiten ser reproducidos y la verificación en cuanto a la atención de los requisitos de desempeño de edificaciones. Eso es extremadamente relevante cuando se trata del análisis de la viabilidad de uso de un sistema constructivo (Mitidieri Filho, 2007).

Brasil está en la fase de expectativa en cuanto la evolución y perfeccionamiento de ensayos recomendados en la NBR 15575 y para aportar en esta tarea, es necesario efectuar análisis críticos sobre la práctica de estos, identificando lagunas y promoviendo ajustes que permitan avanzar en los métodos y procedimientos de ensayos. Es momento de consolidación de prácticas y discusiones de métodos y procedimientos de evaluación de desempeño de edificaciones, con especial atención a los ensayos y a los parámetros de aceptación.

2.1 Ensayo de acción de calor y choque térmico

El ensayo de acción de calor y choque térmico para evaluar el requisito de durabilidad es presentado en laNBR 15575-4, sistemas de cerramientos verticales internos y externos (SVVIE) de edificaciones habitacionales. El objetivo de ese ensayo es analizar el comportamiento del SVVE en cuanto a los daños, cuando sometido a ciclos sucesivos de calentamiento por fuente de calor y enfriamiento por chorros de agua. La idea es simular el stress que las edificaciones sufren durante su vida útil por medio da variación de temperatura y humedad asociada a la acción de las lluvias sobre el elemento (pared) calentado. El ensayo de acción de calor y choque térmico es uno de los ensayos acelerados de envejecimiento utilizados para evaluar el comportamiento potencial del SVVE en uso. El ensayo promueve el aumento de la frecuencia de la ocurrencia de agentes que inducen el deterioro. En ese caso el agente deteriorante es la variación brusca de temperatura en la superficie del elemento, cuando hay un choque térmico. Esa situación sucede cuando, por ejemplo, la fachada de la edificación es tocada por una lluvia repentina, luego de un día de bastante incidencia solar (Fontenelle, 2012).

Uno de los aspectos importantes para el estudio de la durabilidad de fachadas y su comportamiento frente a ciclos de calentamiento y enfriamientos bruscos. La diferencia de temperatura entre la superficie y su interior puede provocar tensiones de elevada magnitud, deteriorando sistemas de fachadas, en particular los sistemas ligeros (con pequeña inercia térmica) y aquellos compuestos de varias capas, con elementos no homogéneos (Oliveira et al., 2014). Cuando la variación de temperatura es repentina, la tasa de carga en el elemento es alta, sin embargo, la propagación de las deformaciones de origen térmica en el elemento depende de la velocidad de respuesta del mismo hasta llegar al equilibrio (Esquivel, 2009).

El ensayo de acción de calor y choque térmico establecido en la NBR 15575-4 consiste en aplicar diez ciclos sucesivos de calentamiento y enfriamiento para cada probeta representativa del SVVE. La superficie expuesta a la acción de calor debe quedar con temperaturas entre 80°C ± 3°C, durante una hora. Luego de ese período, es realizada la aspersión de agua en la superficie calentada hasta alcanzar temperaturas en el rango de 20 ± 5°C. El procedimiento de ensayo requiere una probeta de extensión variable (ancho) entre 1 metro a 1,40 metros y altura de una pared. La probeta es colocada en un dispositivo de fijación que deja el elemento simplemente apoyado en el borde inferior y superior.

Las recomendaciones de la NBR 15575 en cuanto a la evaluación del desempeño del SVVE toman en consideración la degradación causada por el choque térmico, como: fisuras, fallas, desprendimiento, ampollas, deterioro entre otros, en consecuencia, de la dilatación térmica, retracción y expansión. También es considerado en esa evaluación el parámetro de desplazamiento horizontal máximo (h/300), donde h es la altura del elemento. Para medir el desplazamiento horizontal del elemento se coloca en el centro del elemento, en la cara opuesta a la calentada y enfriada, un deflectómetro.

Entre la norma nacional y las internacionales, referidas al choque térmico en SVVE, se constató que hay divergencias en cuanto a categorías y parámetros. Por ejemplo, la temperatura de calentamiento para la superficie expuesta del SVVE recomendada por la NBR 15575-4 difere de la directriz ETAG 0004 (2008) que establece una temperatura de 70 ± 5°C y de las normas ISO 8336 (2009) y ASTM C1185-8 (2012) que establecen la temperatura de 60 ± 5°C. Otro punto divergente es en cuanto a la medición de las temperaturas en la superficie. En la norma nacional (NBR 15575), la medición es realizada por termopares acoplados directamente en la superficie de la probeta, en la norma americana (ASTM C1185-8) los termopares son fijados en pequeñas placas metálicas pintadas de negro, donde las placas son las que se fijan en la superficie de dicha probeta (Oliveira et al., 2014).

La Tabla 1 resume las diferencias de parámetros adoptados en los métodos de ensayos de normas extranjeras y brasileñas en relación, a algunos de esos aspectos anteriormente explicados.

Tabla 1. Diferencia de parámetros adoptados entre los métodos de ensayos de normas extranjeras y la brasileña.
Categoría Parámetros Detalles de los parámetros
NBR 15575-4 (ABNT, 2013b) C1185-8 (ASTM, 2012) y ISO 8336 (ISO, 2009) ETAG 004 (ETAG, 2008)
Calentamiento Método de medición de la temperatura del ensayo Medición directa, hecha por medio de termopares posicionados sobre la superficie calentada de la probeta Medición indirecta, medida de la probeta de referencia/placa metálica negra Medición directa, hecha por medio de termopares posicionados sobre la superficie calentada de la probeta
Tiempo para alcanzar la temperatura de calentamiento máxima No establecido No establecido 1 h
Temperatura máxima del ensayo 80 ± 3°C 60 ± 5°C 70 ± 5°C
Tiempo de permanencia en la fase calentada 1 h 2 h 55 min 2 h
Variación admitida de temperatura entre el centro y bordes de la probeta ± 3°C No establecido No establecido
Enfriamiento con agua Temperatura del agua Indefinida, pero hasta alcanzar la temperatura superficial de la probeta de 20 ± 5°C ≤ 30 °C 15 ± 5°C
Cantidad de agua Indefinida 3,79 l/min ≥ 1,0 l/m² min, lo que equivale a aproximadamente 6 l/min
Tiempo de aspersión Indefinido, pero hasta alcanzar la temperatura superficial de    20 ± 5°C 2 h 55 min 1 h
Distribución sobre la superficie Uniforme Uniforme Uniforme
Temperatura luego del enfriamiento de la probeta 20 ± 5°C No establecido No establecido
Ciclos Tiempo de cada ciclo Aproximadamente 6 h pero, depende de la composición de la pared 6 h 6 h
Cantidad de ciclos 10 25 80
Intervalo entre ciclos No establecido 5 min. 2 h
Probeta Dimensión ≥ 3,0 m² (1,2 m x 2,5 m) ≥ 3,5 m² ≥ 6,0 m²
Restricción de movimiento de  bordes Sin restricción Con restricción Sin restricción
Color de la superficie No establecido No establecido No establecido
Fonte: Oliveira et al. (2014)

El análisis interpretativo de los ensayos de desempeño de edificaciones establecidos de la NBR 15575 realizado por Lorenzi (2013) originó un mapeo con “ensayos x edificaciones x criterios de análisis interpretativa” sirviendo de base para identificar los ensayos a ser analizados críticamente tanto en relación a la interpretación, como a los procedimientos, equipos y parámetros. El resultado del mapeo identificó que uno de los ensayos que necesita ser perfeccionado es el ensayo de acción de calor y choque térmico.

En el estudio realizado por Oliveira et al (2014) también fueron propuestos mejoras para el ensayo de acción de calor y choque térmico, cuando es aplicado a SVVE constituido de elementos ligeros (≤ 60kg/m²), considerando nuevos parámetros, procedimientos o condiciones para la realización del referido ensayo. La Tabla 2 presenta un resumen de las propuestas de avance al ensayo de acción de calor y choque térmicos.

Tabla 2. Propuestas de avance para el ensayo de acción de calor y choque térmico.
Categoría Lorenzi (2013) (Oliveira et al., 2014)
Calentamiento - 80 ± 3ºC SVVE condiciones usuales 60 ± 3ºC SVVE condiciones especiales
Tiempo variable de acuerdo con la composición del SVVE Tiempo mínimo de 1h para el SVVE llegar a temperatura máxima
- Aumento de exposición de 1h para 2h de calentamiento
Toda el área de la probeta debe ser expuesta al calor Identificar distorsiones entre el centro y los bordes de la probeta
Temperatura homogénea de la probeta Control de W/m²
Enfriamiento con agua Mantener el agua enfriada a temperatura de 20 ± 5ºC Controlar la temperatura de agua de enfriamiento
Tiempo de enfriamiento, aspersión y velocidad con que ocurre la variación de temperatura. Tiempo de aspersión, enfriamiento y velocidad en que la variación de temperatura ocurre
Agua de enfriamiento en temperatura constante Forma de medición
Aspersión de chorros de agua constante y uniforme para alcanzar la probeta, controlando la presión de agua Distribución superficial
Reuso del agua de ensayo -
Ciclos Ciclos sucesivos sin intervalo Tiempo entre ciclos para estabilización de temperatura
Probeta Ancho mínimo 1,0 m a 1,40m Ancho mínimo 2,40m
Altura 2,50 m Altura 2,50m
Con todos los detalles del SVVE Con todos los detalles del SVVE
Restricción lateral Vinculación lateral
Apoyado en el inferior y restringido en el superior Apoyado en el inferior y articulado en la parte superior
- Color de la cara externa: absortancia ≥ 0,5 para alcanzar 80ºC en menor tiempo
Equipamiento del panel radiante y aspersión de agua Radiación por resistencias eléctricas Radiación lámparas o resistencias eléctricas
Área del panel radiante = área de la probeta -
Posibilidad de inspección a cada ciclo
Parámetro de desplazamiento horizontal Disminuir en 50% el límite para el desplazamiento horizontal -
Incrementar el desplazamiento horizontal residual (dhr) -
Ensayo de Estanqueidad al agua de lluvia Antes y después del ensayo de acción de calor y choque térmico Antes y después del ensayo de acción de calor y choque térmico

Unos de los puntos más importantes a ser incorporado al ensayo es el referente a fijación de la probeta, para la realización del ensayo en ambiente de laboratorio. La contención de la probeta debe restringir la expansión ó la contracción de la probeta en el sentido de longitudinal, permitiendo el libre movimiento vertical y el desplazamiento transversal, es decir que no ofrezca ninguna restricción a la formación de la flecha consecuencia del gradiente de temperatura en la sección de la pared. Esas consideraciones están direccionadas para los sistemas que pueden presentar desplazamientos significativos a razón de variaciones dimensionales por efecto de temperatura y humedad, en casos como estos, es indicado hacer las contenciones (Fontenelle y Meditidieri Filho, 2016).

El ensayo no presenta un resultado único para todos los sistemas constructivos. La respuesta del elemento al choque térmico está condicionada a sus condiciones de contorno. Si se presentan restricciones externas a la libre deformación del sólido, el estado de tensiones es más grave; es el caso de la exposición al flujo de calor y simétrica en toda la superficie del sólido, la transferencia de calor ocurrirá hasta alcanzar el equilibrio térmico, eso es que la temperatura será la misma en todo el sólido (Esquivel, 2009).


3. Metodología

La estrategia experimental fue realizada en base a las propuestas de avance recomendadas por Lorenzi (2013). Fueron ensayadas 12 probetas (sistema constructivos convencionales e innovadores, ligeros y pesados, rígidos y flexibles) totalizando 280 ciclos, de los cuales 220 ciclos son correspondientes a 10 probetas y 60 ciclos a 2 probetas. La estrategia experimental buscó atender la demanda básica de trabajo: analizar críticamente las propuestas de avance, para mejoría de los resultados de los ensayos.

Las propuestas de avance incorporados fueron:

Las propuestas fueron analizadas de acuerdo con los siguientes criterios para el procedimiento:


4. Resultados

Los resultados están compilados en la Tabla 3, que presenta como cada proposición de avance al ensayo de acción de calor y choque térmico fue incorporado al ensayo realizado, alcanzó así las expectativas.

Tabla 3. Resultado de la incorporación de las propuestas para mejoría del ensayo de acción de calor y choque térmico.
Categoría Propuestas Aplicabilidad Viabilidad Fiabilidad y representabilidad de los resultados Idoneidad
Calentamiento Tiempo de calentamiento de acuerdo con el sistema constructivo OK OK 1* 1*
Enfriamiento Mantener el agua en un embalse a 20 ± 5ºC. OK OK OK OK
Tiempo de enfriamiento de acuerdo con el sistema constructivo OK OK 2* 2*
Agua para enfriamiento siempre con la temperatura en el intervalo de 15 ± 5ºC OK OK OK OK
Aspersión de agua uniforme (3l/m²/min.) constante y con presión sin interferencia en el sistema constructivo OK OK OK OK
Reutilización del agua del ensayo OK OK OK OK
Ciclos Ciclos sucesivos, sin intervalo OK OK OK OK
Inspección visual a cada ciclo 3* 3* 3* 3*
Probeta Ancho de la probeta 1,20 m OK OK OK OK
Altura de la probeta 2,50 m OK OK OK OK
Equipos Radiación por resistencias eléctricas OK OK OK OK
Estanqueidad Aplicación del ensayo de estanqueidad al agua de lluvia antes y después del ensayo de choque térmico OK OK OK OK
Calentamiento Tiempo de calentamiento de acuerdo con el sistema constructivo OK OK 1* 1*
Enfriamiento Mantener el agua en un embalse a 20 ± 5ºC. OK OK OK OK
Tiempo de enfriamiento de acuerdo con el sistema constructivo OK OK 2* 2*
Agua para enfriamiento siempre con la temperatura en el intervalo de 15 ± 5ºC OK OK OK OK
Aspersión de agua uniforme (3l/m²/min.) constante y con presión sin interferencia en el sistema constructivo OK OK OK OK
Reutilización del agua del ensayo OK OK OK OK
Ciclos Ciclos sucesivos, sin intervalo OK OK OK OK
Inspección visual a cada ciclo 3* 3* 3* 3*
Probeta Ancho de la probeta 1,20 m OK OK OK OK
Altura de la probeta 2,50 m OK OK OK OK
Equipos Radiación por resistencias eléctricas OK OK OK OK
Estanqueidad Aplicación del ensayo de estanqueidad al agua de lluvia antes y después del ensayo de choque térmico OK OK OK OK
1*, 2* y 3* - Nuevas propuestas de avance del ensayo

Con la experiencia acumulada en la aplicación del ensayo de acción de calor y choque térmico realizado con el equipo de panel radiante, se observó que la convección del aire caliente imprimió temperaturas muy elevadas en la parte superior del sistema de cerramiento.

Con la radiación apenas en la parte inferior, la convección del aire ayudó a homogeneizar las temperaturas de la probeta, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1. Ejemplos de radiación y convección para acción de calor y choque térmico en SVVE.

Se observa que, en función de las distintas composiciones de los SVVE y espesores de la probeta, o calentamiento y enfriamiento presentan comportamientos diferentes para alcanzar tanto a temperatura de superficie (80 ± 3°C), como a temperatura de choque térmico (25 ± 5°C), siendo necesario el ajuste de la fuente de calor. Los chorros de agua fueron estandarizados para proporcionar una simulación de lluvia intensa, constante y uniforme, y tuvieron una presión que no ejerció la influencia en el desplazamiento horizontal (dh) de la probeta.

El agua utilizada fue mantenida a temperatura controlada (15°± 5°C). La temperatura controlada de agua permitió que los chorros de agua tengan siempre la misma temperatura al alcanzar la superficie calentada, haciendo que la temperatura de la superficie calentada disminuyera más rápidamente a 20°C ± 5°C.

La reutilización del agua utilizada para el enfriamiento de la probeta fue importante para la economía del ensayo. Cada ensayo fué conformado por 10 ciclos de calentamiento y enfriamiento, teniendo como estimado un consumo de 300 litros de agua/ciclo/ probeta, el sistema vertical tenía 1,20 ± 0,20m de ancho por 2,50 m de altura, totalizando un consumo de 3.000 litros de agua por ensayo. La Figura 2 presenta el esquema de flujo de agua para el enfriamiento de la probeta, utilizando sistema de bombeo y filtro, utilizado para evitar la obstrucción de los picos de aspersión de agua.

Figura 2. Dibujo esquemático del reusó del agua; dibujo esquemático de confinamiento de la probeta con auxilio de un cuadro de apoyo y la fijación del soporte del difractómetro para el ensayo de acción de calor y choque térmico en SVVE.

La inspección visual no siempre es suficiente para una evaluación precisa, en cuanto a la degradación sufrida por la probeta. Los ensayos de acción de calor y choque térmico fueron precedidos al ensayo de estanqueidad del agua de lluvia. Luego de la finalización de los 10 ciclos, fue realizado nuevamente el ensayo de estanqueidad. El ensayo de estanqueidad al agua de lluvia siguió lo establecido en la NBR 15575-4 (2013).

Se identifico si había la necesidad de ajustes e innovaciones en el procedimiento que promuevan la reproductividad de las condiciones de exposición, a fin de permitir y proporcionar resultados más fidedignos con el real comportamiento en uso de los sistemas. La Tabla 4 presenta nuevas propuestas para el ensayo de acción de calor y choque térmico.

Tabla 4. Nuevas propuestas de avance en el ensayo de acción de calor y choque térmico
Ensayo Nuevas Propuestas
Probeta Restringir la parte superior - representar fielmente el sistema constructivo en uso
Calentamiento Tiempo de calentamiento 15 – 20 min SVVE ligero y flexible Tiempo de calentamiento 35 – 40 min SVVE pesado y rígido
Enfriamiento del agua Mantener el agua enfriada a temperatura de 15 ± 5ºC
Tiempo de enfriamiento 3min SVVE ligero y flexible Tiempo de enfriamiento 6 min SVVE pesado y rígido
Ciclos Mantener ciclos sucesivos
Equipos del panel radiante y aspersión de agua Radiación con resistencias eléctricas y lámparas ultravioleta UVA

5. Conclusiones

La consolidación del concepto de desempeño, y establecimiento de requisitos claros, objetivos y bien definidos y la incorporación de ensayos para el conocimiento del potencial desempeño de los sistemas, son ejemplos de una verdadera revolución en el sector de la construcción civil, que impacta directamente en la concepción de edificaciones. Los ensayos de desempeño de edificaciones constituyen un medio rápido, preciso y confiable de predecir el comportamiento potencial en uso de SVVE y es relevante para la evaluación del desempeño de edificaciones.

La realización y los resultados obtenidos permitieron comprender mejor, que esperar como resultado en relación con el comportamiento en el uso de sistemas constructivos, innovadores o no, sometidos a temperaturas ambientales extremas y enfriamientos bruscos de temperatura. Se constató, como era esperado, que en virtud del ensayo no poseer un histórico consistente de uso y de diseminación de resultados, es bastante impreciso en la descripción del procedimiento de ensayo y en detalles del equipo.

Aunque no se hayan hecho propuestas en cuanto a la inspección visual y a los números de ciclos establecidos a los que la probeta será sometida, se observó la necesidad de tener criterios, parámetros y límites, para una evaluación más objetiva, evitando la subjetividad de la inspección visual.

En relación con las propuestas de avance en el método de ensayo de acción de calor y choque térmico, fue posible comprobar que son pertinentes y contribuyen significativamente para una mejor estimativa de comportamiento en el uso del SVVE, innovador o no.

De esta forma, se concluye que, las propuestas estudiadas tienen potencial para ser incorporadas al procedimiento de ensayo de acción de calor y choque térmico, promoviendo un resultado más próximo de la situación real.

6. Agradecemientos

Agradecimientos al Laboratorio de Ensayos y Modelos Estructurales (LEME) da UFRGS por la excelente estructura disponibilidad durante la realización de los ensayos y por la disposición de los técnicos antes, durante y después de los experimentos.


7. Referencias

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